初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械综合与测试课时练习

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第十二章 简单机械
基础过关卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共32分）
一、 选择题（每小题2分，共32分，只有一个选项符合题意）
1．如图所示是《天工开物》中就记录的舂米工具。人在A端用力踩下后立即松脚，B端的碓就会立即下落，打在石臼内的稻谷上，从而把谷物打碎，舂在使用时是（　　）

A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．省功杠杆
解：由图可知，该杠杆的O是支点，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
答案：B。
2．如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（　　）

A．它是定滑轮，用它可以省力
B．它是定滑轮，用它可以改变力的方向
C．它是动滑轮，用它可以省功
D．它是动滑轮，用它可以省力
解：
旗杆上滑轮的轴固定不动，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，使用定滑轮不能省功，故ACD错、B正确。
答案：B。
3．一块厚度、密度均匀的长方形水泥板静止在水平地面上，如图所示，分别用竖直向上的力F甲、F乙作用在水泥板上，将水泥板的一端抬离地面，则下列判断正确的是（　　）

A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂更长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂更长
C．F甲＞F乙，因为乙方法的阻力臂更短
D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍
解：两次抬起水泥板时的情况如图所示：

在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍。
因为FL动＝GL阻，
所以，F＝＝G，
所以，前后两次所用的力相同，即F甲＝F乙，故ABC都错误，D正确；
答案：D。
4．如图所示，三个滑轮拉同一物体在同一水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的关系是（　　）


A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3
解：由题意可知，滑轮的重和绳的摩擦不计，
假设物体与地面的摩擦力为f，
第一幅图中滑轮为定滑轮，不省力，则F1＝f，
第二幅图中滑轮为动滑轮，省一半的力，则F2＝f，
第三幅图中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费1倍的力，则F3＝2f；
所以，F2＜F1＜F3，故ABC不符合题意，D符合题意。
答案：D。
5．如图甲所示是春晚武术节目《天地英雄》中的一个场景，此时表演者使用的道具甲可看做一个杠杆，如图乙所示，表演时，AO和CO绕O点转动，AO＝CO，人对杠杆的力F1＝F2，下面说法中正确的是（　　）

A．O点是杠杆AOC的支点
B．杠杆AOC始终是等臂杠杆
C．F1的力臂是AO
D．若将ABO看做杠杆，则B点所受拉力方向与大小均不变
解：A、杠杆绕O点转动，所以O点是杠杆的支点，故A正确；、
B、等臂杠杆是动力臂和阻力臂相等的杠杆，而此杠杆非水平时，动力臂不等于阻力臂，故B错误；
C、F1的力臂是O点到直线CF1的垂直距离，故C错误；
D、B点受到的力的方向是沿着DB的，当杠杆绕O点转动时，B点所受的拉力大小和方向均改变，故D错误。
答案：A。
6．如图所示装置，同材质的甲、乙两实心木块处于静止状态，不计滑轮重力及摩擦，则（　　）

A．甲、乙的体积之比为1：2 B．甲、乙的质量之比为1：2
C．甲、乙的密度之比为2：1 D．甲、乙的重力之比为2：1
解：
由图可知，动滑轮上绳子的段数n＝2；
甲、乙两实心木块处于静止状态，滑轮组上绳端的拉力F＝G乙，
不计滑轮重力及摩擦，绳端的拉力F＝G甲，所以G乙＝G甲，则G甲：G乙＝2：1，
根据重力公式可知甲、乙的质量之比为m甲：m乙＝G甲：G乙＝2：1，
由题意可知ρ甲：ρ乙＝1：1，
根据V＝可得体积之比为V甲：V乙＝m甲：m乙＝2：1，
故A、B、C错误，D正确。
答案：D。
7．如图所示装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱静止。要使作用在A点的拉力F减小，保持其他条件不变，下列做法可行的是（　　）

A．缩短拉杆的长度
B．使拉力方向顺时针改变30°
C．使拉力方向逆时针改变60°
D．将箱内较重的物品远离O点摆放
解：A、拉杆箱的重力、重力的力臂不变，缩短拉杆的长度，则拉力的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故此方法不可行；
B、拉杆箱的重力、重力的力臂不变，使拉力方向顺时针改变30°，此时拉力的力臂为0，不省力，不能使作用在A点的拉力减小，故此方法不可行；
C、拉杆箱的重力、重力的力臂不变，使拉力方向逆时针改变60°，此时拉力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知拉力变小，故此方法可行；
D、拉杆箱的重力不变，将箱内较重的物品远离O点摆放，重心也远离支点，重力的力臂变长，拉力方向不变，拉力的力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故此方法不可行。
答案：C。
8．如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图所示，则（　　）

A．利用机械丙提升M时省力
B．F乙和F丙两个力所做的功相同
C．机械丙的机械效率比机械乙的低
D．所测的的数据不能计算机械乙和丙的机械效率
解：
A、由图可知，甲直接提升物体，此时的拉力为10N；乙通过定滑轮提升物体，此时的拉力为11N；丙通过动滑轮提升物体，此时的拉力为11N，大于直接提升物体所用的力，所以利用机械丙提升M时不省力，故A错误；
B、F乙和F丙两个力的大小相同，物体上升相同的高度，由定滑轮和动滑轮的特点可知，F乙移动的距离时F丙移动距离的一半，根据W＝Fs可知，F丙所做的功要大，故B错误；
C、机械丙和机械乙把相同的物体提升相同的高度，根据W＝Gh可知，所做的有用功是相同的，F丙所做的总功要大，根据η＝可知，机械丙的机械效率比机械乙的低，故C正确；
D、甲直接提升物体，此时的拉力为10N，则物体的重力为G＝10N；机械乙和丙的拉力已知，由定滑轮和动滑轮的特点可知s和h的关系，根据η＝＝＝可以求出机械效率的大小，故D错误。
答案：C。
9．如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终竖直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，力F的大小将（　　）

A．一直是不变的 B．一直是变小的
C．先变大，后变小 D．先变小，后变大
解：
将杠杆缓慢地由OA位置拉到水平位置时，根据三角形知识可知，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力为杠杆的重力，保持不变，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力的大小不变。
答案：A。
10．如图所示，用滑轮组提升重物，此时测力计示数为680N。已知人的质量为50kg，每个滑轮的重力为20N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（g＝10N/kg）（　　）

A．人的拉力大小为340N
B．物体的重力为400N
C．滑轮组的机械效率为61.8%
D．人能够拉起的最大物重为980N
解：
A、对于上面的定滑轮，受到重力、向上的拉力（等于弹簧测力计的示数）、向下的三个拉力（每个拉力等于人的拉力），
则：3F+G定滑轮＝F拉＝F示，
3×F+20N＝680N，
则人的拉力：F＝220N，故A错误；
B、由图知，n＝2，不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动滑轮），
提升的物体重力：G＝2F﹣G动滑轮＝2×220N﹣20N＝420N，故B错误；
C、拉力端移动距离s＝2h，
滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈95.5%，故C错误；
D、人的最大拉力：F最大＝G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N，
不计绳重及摩擦，F最大＝（G最大+G动滑轮），
提升的物体最大重力：G最大＝2F最大﹣G动滑轮＝2×500N﹣20N＝980N，故D正确。
答案：D。
11．在“富国强军”的时代要求下，大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图像是（　　）

A． B．
C． D．
解：在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力F为动力，重物对杠杆的拉力为重力，大小等于物体的重力G，动力臂为整个主梁的长度，设为L，阻力臂为L﹣s，
根据杠杆平衡条件FL＝G（L﹣s）得拉力：F＝G﹣，
由关系式知：右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s成一次函数关系，且拉力随s的增大而减小，故B符合题意。
答案：B。
12．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1m，提升过程中拉力F的功率为160W。已知物体A重720N，该工人重600N。关于该过程，下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的速度为0.2m/s
B．动滑轮重80N
C．该工人对地面的压力为200N
D．工人利用该滑轮组提升物体的最大机械效率为90%
解：A、物体上升的速度：v物＝＝＝0.2m/s，
根据图示可知：n＝2，
绳子自由端移动的速度：v＝2v物＝2×0.2m/s＝0.4m/s，故A错误；
B、由P＝Fv可知，拉力的大小：F＝＝＝400N，
若不计摩擦和绳重，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝2F﹣G＝2×400N﹣720N＝80N，
由于实际上绳重和摩擦是存在的，则动滑轮重不等于80N，故B错误；
C、因工人受到竖直向上的支持力和拉力以及竖直向下的重力而处于平衡状态，
所以工人受到地面的支持力：F支持＝G人﹣F＝600N﹣400N＝200N，
又因工人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力，所以工人对地面的压力等于地面对人的支持力，即200N，故C正确；
D、当工人施加的拉力最大等于自身重力时（F′＝G人），滑轮组的机械效率最大，
若不计摩擦和绳重，由F′＝（G最大+G动）可得，物体的最大重力：G最大＝2G人﹣G动＝2×600N﹣80N＝1120N，
则滑轮组的最大机械效率：η＝＝＝＝＝×100%≈93.3%，由于实际上绳重和摩擦是存在的，所以滑轮组的最高机械效率无法判断，故D错误。
答案：C。
13．重为100N的甲物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa。现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，乙物体的质量为3kg，杠杆在水平位置平衡时。如图所示。OA：AB＝2：7，g取10N/kg。要使甲物体恰好被细绳拉离地面，则（　　）

A．甲物体对地面的压力只需减少20N
B．甲物体的底面积应小于6×10﹣5m2
C．杠杆B端所挂物体的质量至少增加至4kg
D．可以移动支点O的位置，使AO：AB＝1：4
解：
A.杠杆B端受到的拉力FB＝G乙＝m乙g＝3kg×10N/kg＝30N，
由杠杆的平衡条件可得FA•OA＝FB•OB，
则杠杆A端受到的拉力FA＝FB＝FB＝×30N＝75N，
此时甲物体对地面的压力F压＝G甲﹣FA＝100N﹣75N＝25N，
要使甲物体恰好被细绳拉离地面，甲物体对地面的压力只需减少25N即可，故A错误；
B.重为100N的甲物体静止在水平地面上时，对地面的压力F压′＝100N，
由p＝可得，甲物体的底面积S＝＝≈1.67×10﹣4m2＞6×10﹣5m2，故B错误；
C.甲物体恰好被细绳拉离地面时，A端受到绳子的拉力FA＝G甲＝100N，
由杠杆平衡条件可得：FA•OA＝FB•OB，
则杠杆B端受到的拉力FB＝FA＝FA＝FA＝×100N＝40N，
因杠杆B端受到的拉力等于物体乙的重力，
所以，由G＝mg可得，物体乙的质量m乙＝＝＝＝4kg，
则杠杆B端所挂物体的质量至少增加至4kg，故C正确；
D.设甲物体恰好被细绳拉离地面时＝k，
由杠杆的平衡条件可得：FA•OA＝FB•OB，即100N×kAB＝30N×（AB﹣kAB），
解得：k＝，即AO：AB＝3：7，故D错误。
答案：C。
14．如图所示，甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法，忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%。下列判断正确的是（　　）
①拉力F1的大小为450N
②用图乙绕法匀速提升400N重物时，机械效率为80%
③分别用两种绕法匀速提升相同重物时，图乙绕法机械效率大
④分别用两种绕法匀速提升相同重物升高相同高度，F1、F2做功相等

A．只有②③正确 B．只有②④正确
C．只有②③④正确 D．只有①②④正确
解：
①忽略绳重及一切阻力，用图甲绕法匀速提升重为900N的物体时，机械效率为90%，
图甲中n＝2，由η＝＝＝＝可得拉力F1的大小：F1＝＝＝500N，故①错误；
②图甲中，根据F1＝（G+G动）可得动滑轮的重力：G动＝2F1﹣G＝2×500N﹣900N＝100N；
忽略绳重及一切阻力，滑轮组的机械效率η＝＝＝，则用图乙绕法匀速提升400N重物时，其机械效率为：
η′＝×100%＝×100%＝80%，故②正确；
③④分别用两种绕法匀速提升相同重物时，有用功相同，忽略绳重及一切阻力，克服动滑轮做的功是额外功，因同一滑轮组中动滑轮的重不变、提升高度相同，额外功相同，总功相同（即F1和F2做功相同），机械效率也相同，故③错误，④正确；
综合上述分析可知，②④正确。
答案：B。
15．如图所示，是建筑工地吊车的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点转动：伸缩撑杆为圆弧；伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，下列关于这个吊车的有关说法正确的是（　　）

A．使用这种吊车，好处是可以少做功
B．吊臂是一个省力杠杆
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
D．匀速项起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力的力臂逐渐减小
解：
A、杠杆是一种机械，使用任何机械都不省功。故A错误；
B、如图画出动力臂和阻力臂：
；
由图可知，动力臂L1小于阻力臂L2，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，是费力杠杆，故B错误。
CD、吊车吊起货物的过程中，阻力不变，阻力臂减小，动力臂不变，动力减小，所以支持力逐渐变小。故C正确，D错误。
答案：C。
16．如图所示的滑轮组，用F＝50N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m。物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
①绳子自由端移动的距离是2m
②拉力做的功是200J
③滑轮组的机械效率是45%
④A点受到的拉力为300N

A．①④ B．②③ C．①③ D．③④
解：
①②由图可知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s绳＝2s物＝2×2m＝4m；故①错误；
拉力做的功：
W总＝Fs绳＝50N×4m＝200J，故②正确；
③克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，则有用功：
W有＝fs物＝45N×2m＝90J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝45%，故③正确；
④因物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以，A点受到的拉力：FA＝f＝45N；故④错误；
综合上述分析可得②③正确。
答案：B。
第II卷（非选择题 共68分）
二、填空题（每空1分，共19分）
17．如图，在水平位置平衡的杠杆A处挂2个相同的小球，B处挂4个相同的钩码，此时杠杆仍保持原位置平衡。已知1个钩码重为0.5N，则1个小球重为　1.5　N；将左右两侧的物体同时向O点移动1格后，杠杆将　右端下沉　（选填“仍保持原位置平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。

解：（1）设杠杆一个小格代表L，由图可知：
B处受力为：F2＝4G钩码＝4×0.5N＝2N，力臂L2＝3L，
A处受力为：F1＝2G球，力臂L1＝2L，
由杠杆平衡条件可得：F1L1＝F2L2，
即：2G球×2L＝2N×3L，
所以，G球＝1.5N；
（2）将左右两侧的物体同时向O点移动1格后，则：力臂L1′＝L，L2′＝2L，所以，
杠杆左边＝F1L1′＝2G球L1′＝2×1.5N×L＝3N×L，
杠杆右边＝F2L2′＝4G钩码L2′＝4×0.5N×2L＝4N×L，
则：F1L1′＜F2L2′，即：右端将下沉。
答案：1.5；右端下沉。
18．学校升旗时，旗手向下拉绳子，国旗徐徐上升，旗杠顶部安装了定滑轮，使用它可以　改变力的方向　；如图所示，某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为68kg的的物体向上拉，此人的质量为60kg。当此人用550N的拉力拉物体时，此时物体对水平地面的压力为　130　N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）

解：（1）由题可知，图中滑轮是定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；
（2）当此人用550 N的拉力拉物体时，绳子上的拉力为550N，
物体的重力为：G＝mg＝68kg×10N/kg＝680N，
拉力小于重力，故物体不能被拉上来，物体处于静止状态，物体此时受到的绳子对物体向上拉力、地面对物体向上的支持力和物体本身向下的重力互相平衡，所以F+N＝G，
故地面对物体的支持力为：N＝G﹣F＝680N﹣550N＝130N，
物体对水平地面的压力与地面对物体的支持力是一对相互作用力，大小相等，
所以物体对水平地面的压力为：F压＝N＝130N。
答案：改变力的方向；130。
19．如图所示是小刚做俯卧撑时的情景，小刚的质量为50kg，他的重心可视为点A，脚到重心的水平距离为0.9m，手到重心的水平距离为0.6m。小刚受到的重力是　500　N，地面对小刚双手的支持力是　300　N。

解：
（1）人受到的重力：
G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N；
（2）由图示可知，地面对手的支持力的力臂L＝0.9m+0.6m＝1.5m，
由杠杆平衡条件得：FL＝GLG，
即：F×1.5m＝500N×0.9m，解得：F＝300N。
答案：500；300。
20．用如图所示滑轮组在10s内将重为300N的物体匀速提升1m，拉力大小为120N，拉力做功的功率为　36　W，有用功为　300　J，滑轮组的机械效率为　83.3%　。

解：
（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离s＝3h＝3×1m＝3m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝120N×3m＝360J；
拉力做功的功率：
P＝＝＝36W；
（2）已知G＝300N，h＝1m，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝300N×1m＝300J；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝×100%≈83.3%。
答案：36；300；83.3%。
21．如图所示是学校里面常用的一种移动指示牌，结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架（支架重力不计）。指示牌被风吹倒时可看做杠杆，根据图示风向，则支点是　C　点（填图中字母），若增大BE的长度，则指示牌更　容易　（填“容易”或“不容易”）被风吹倒。

解：根据图示风向可知，当指示牌刚好把D端吹离地面时，支点为C点；
根据题意可知，指示牌的模型可以看作杠杆模型，当指示牌的D端被吹离地面时，支点为C点，如下图：

把风力看成动力，那阻力是指示牌重力；
根据杠杆平衡条件可得：G•CE＝F•L，
因此若增大BE的长度，则力臂L增大，则它更容易被风吹倒。
答案：C；容易。
22．在探究动滑轮的活动中，当用弹簧测力计拉着动滑轮匀速上升时，弹簧测力计的读数如图所示，则作用在绳端的拉力是　2.4　N．若每个钩码的质量是200g，不计绳重及摩擦，则该动滑轮的机械效率是　83.3%　，动滑轮的重力是　0.8　N．（g取10N/kg）

解：
（1）由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，则绳端的拉力：F＝2N+2×0.2N＝2.4N；
（2）2个钩码所受的重力：G＝mg＝2×0.2kg×10N/kg＝4N，
则该动滑轮的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）若不计绳重及摩擦，由F＝（G+G动）得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×2.4N﹣4N＝0.8N。
答案：2.4；83.3%；0.8。
23．如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40cm，AC长30cm.室外机质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处钉受到的水平拉力F为　200　N（支架重力忽略不计。为了安全，从力学角度分析，室外机的位置应尽量　靠近　（选填“远离”或“靠近”）墙壁。

解：由题意可知，以C为支点，ABC是一个杠杆。AC为A处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为AB长的，
由杠杆平衡条件可得：F×AC＝mg×AB；
即：F×30cm＝30kg×10N/kg××40cm；
解得：F＝200N；
为了安全，应减小A处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；
在A处拉力和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。
答案：200；靠近。
24．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货匀速提高6m，作用在钢绳的力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）作用在钢绳上的拉力的功率为　120　W，动滑轮的重力为　200　N，提起货物的最大重力为　1600　N。

解：（1）由图甲可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则钢绳自由端移动的距离：
s＝nh＝3×6m＝18m，
作用在钢绳上的拉力做的功：
W总＝Fs＝400N×18m＝7200J，
作用在钢绳上的拉力的功率：
P＝＝＝120W；
（2）由图乙可知，当物体的重力G＝300N时，滑轮组的机械效率为60%，
机械中摩擦和绳重均不计，滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝60%，
解得：G动＝200N；
（3）工人作用在钢绳上的最大拉力：
F大＝G人＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，
由F＝（G+G动）可得，提起货物的最大重力：
G大＝n F大﹣G动＝3×600N﹣200N＝1600N。
答案：120；200；1600。
三、实验探究题（每空1分，共22分）
25．如图所示是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置，物体在沿斜面向上的拉力F作用下匀速向上运动。实验准备的器材有：三个质量不同的木块A，三条粗糙程度不同的长木板B，三个高度不同的长方体铁块C，刻度尺，弹簧测力计。
（1）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据：
实验次数
斜面粗糙程度
重物的重力
大小G/N
弹簧测力计的示数F/N
重物沿斜面移动的距离//m
重物上升的高度h/m
机械效率η/%
1
较粗糙
2.0
1.51
0.80
0.40
66.2
2
较粗糙
2.5
1.89
0.80
0.40
66.1
3
较粗糙
3.0
2.26
0.80
0.40
66.4
通过分析数据，你可以得出结论：　斜面的机械效率与物重无关　。
（2）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时，所需拉力为1.0N，则此时物体受到的摩擦力是　0.25N　，斜面的机械效率是　75%　。此过程中物体的机械能　变大　（选“变大”，“变小”或“不变”）。
（3）小红猜想斜面的机械效率可能还与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关，小红想研究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系，于是小红将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度，并将这三个不同物重的物体同时沿斜面匀速拉动相同的长度，测出弹簧测力计的示数，比较它们的机械效率，这种方法　能　（选“能”，“不能”）得出结论，原因是　机械效率的大小与物重无关，只需控制斜面的倾斜程度相同　。

解：（1）虽然表格中的机械效率的数值不同，但差别极其微小，由于实验中存在误差，所以我们认为机械效率是相同的；由数据可知，斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度均相同，在改变物重时，机械效率不变，说明斜面的机械效率与物重无关；
（2）保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时，所需拉力为1.0N，
则所做的有用功为：
W有＝Gh＝3N×0.2m＝0.6J；
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝1.0N×0.8m＝0.8J；
则额外功为：W额＝W总﹣W有＝0.8J﹣0.6J＝0.2J；
拉动物体上升的过程中，克服斜面的摩擦力所做的功为额外功，即W额＝fs；
则此时物体受到的摩擦力为：f＝＝＝0.25N；
此时斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%；
匀速拉动物体上升的过程中，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能变大，所以物体的机械能变大；
（3）探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系时，采用的是控制变量法，需要控制斜面的倾斜程度、物体的重力不变；
由（2）可知，斜面的机械效率的大小与物体的重力无关，所以本实验中只需要控制斜面的倾斜程度相同就行；实验中可以将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度，并分别将这三个不同物重的物体沿斜面匀速拉动相同的长度，测出弹簧测力计的示数，就能比较它们的机械效率。
答案：
（1）斜面的机械效率与物重无关；（2）0.25N；75%；变大；（3）能；机械效率的大小与物重无关，只需控制斜面的倾斜程度相同。
26．小红和小婷同学在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的器材有：支架，刻度均匀的杠杆（每小格为2cm），细线，重0.5N的钩码若干。

（1）实验前，杠杆在支架上静止时如图1甲所示，此时杠杆处于　平衡　（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
（2）接下来，他们应将杠杆的平衡螺母向　右　（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。这样操作的好处是，既消除了杠杆自重对实验结果的影响，又便于　测量力臂　。
（3）杠杆调节在水平位置平衡后，他们分别在杠杆两端加减、移动钩码，每次使杠杆在水平位置重新平衡后，将实验测量的数据记录在下表中。
次数
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
1
8
2
4
2
1.5
6
1.5
6
3
2
4
4
2
4
2
6

4
第4次实验时，小红在杠杆A点挂上4个钩码，如图1乙所示，要使杠杆在水平位置平衡，她应在B点挂上　6　个钩码。
（4）分析论证环节，小红认为杠杆平衡的条件是：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”；小婷则认为杠杆平衡的条件是：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”。经过思考，小婷同学进行了如图1丙所示的实验。当弹簧测力计在C点由竖直位置逐渐向右倾斜过程中，要使杠杆仍在水平位置平衡，弹簧测力计的示数将　变大　。此时，动力×支点到动力作用点的距离　不等于　（选填“等于”或“不等于”）阻力×支点到阻力作用点的距离。这说明小红的观点是　错误　的。
（5）实验结束后，小婷同学联想到生活中的杆秤，其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽（B、C）、秤砣D组成（0点为刻度的起点）。图2是用杆秤称量货物时的情景。
①在称量货物时，使用提纽　C　，该杆秤的称量范围更大。
②若该杆秤配套的秤砣D有磨损，称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏　大　。
解：（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，此时杠杆处于静止状态，杠杆处于平衡状态；
（2）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，要使其在水平位置平衡，应将杠杆平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡，此时杠杆的重心过支点，杠杆重力的力臂为0，消除杠杆的重力对杠杆平衡的影响，又便于测量力臂；
（3）乙图所示位置处挂上4个钩码（每个重为1N），要使杠杆在水平位置平衡，
根据杠杆的平衡条件：
4G•3L＝nG×2L，
解得：n＝6，故应在杠杆右端的B点挂6个钩码；
（4）小红认为杠杆平衡的条件是：“动力×支点到动力作用点的距离＝阻力×支点到阻力作用点的距离”；小婷则认为杠杆平衡的条件是：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”。经过思考，小婷同学进行了如图1丙所示的实验。当弹簧测力计在C点由竖直位置逐渐向右倾斜过程中，要使杠杆仍在水平位置平衡，此时阻力阻力臂不变，动力臂变小，弹簧测力计的示数将变大；当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，动力×支点到动力作用点的距离不等于阻力×支点到阻力作用点的距离。这说明小红的观点是错误的；
（5）①由图示可知，使用提纽C时，秤砣的力臂变大，物体的力臂变小，由m秤砣gL秤砣＝m物gL物可知，杆秤的最大称量量较大。
②当秤砣磨损一部分，相当于秤砣的质量减小了，根据杠杆的平衡条件知，在阻力和阻力臂不变时，动力减小，动力臂增大，所以测量结果偏大了。
答案：（1）平衡；（2）右；测量力臂；（3）6；（4）变大；不等于；错误；（5）①C；②大。
27．某实验小组在测“滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。
次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
有用功
W有/J
测力计拉力F/N
测力计移动距离s/m
总功
W总/J
机械效率η
1
2
0.1
0.2
0.9
0.3
0.27
74.1%
2
4
0.1
0.4
1.6
0.3
0.48
83.3%
3
4
0.1

1.1
0.5
0.55

（1）测绳端拉力F时，应尽量竖直向上　匀速　拉动弹簧测力计。
（2）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率越　大　。
（3）第3次实验中的有用功为　0.4　J，机械效率约为　72.7%　。
（4）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”），因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与　动滑轮重力　有关。
（5）若动滑轮的重力为0.5N，则分析表中数据可知，F≠，（n指动滑轮上绳子的段数），可能的原因是：　滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力　。

解：（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；
（2）由1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，物体越重，机械效率越大；
（3）第3次实验中的有用功为：
W有用＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J；
第3次实验测得的滑轮组的机械效率：
η＝＝≈72.7%；
（3）第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多，动滑轮自重增大，对动滑轮所做的额外功增大，因而，由第2、3次实验可知：滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关；
（4）由1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（即动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率越低。
（5）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，因此：F≠。
答案：（1）匀速；（2）大；（3）0.4；72.7%；（4）增大；动滑轮重力；（5）滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力。
四、计算题（28题12分，29题15分，共27分）
28．如图所示重力不计的轻杆AOB可绕支点O无摩擦转动，当把甲乙两物体如图分别挂在两个端点A、B上时，轻杆恰好在水平位置平衡，此时乙物体刚好浸没在装有水的容器里且水未溢出，物体乙未与容器底接触，已知轻杆长2.2m，支点O距端点B的距离为1.2m，物体甲的质量为8.28kg，物体乙的体积为1dm3.（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3忽略绳重，不计弹簧测力计的重力）求：
（1）甲物体的重力；
（2）乙物体受到水的浮力；
（3）乙物体的密度。

解：
（1）甲物体的重力：G甲＝m甲g＝8.28kg×10N/kg＝82.8N；
（2）乙物体全部浸没在水中，则乙排开水的体积：V排＝V物＝1dm3＝0.001m3；
乙物体受到水的浮力：F浮乙＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3＝10N；
（3）根据杠杆的平衡条件可得FA•OA＝FB•OB，
则FB＝＝＝＝69N；
乙物体处于静止状态，受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力的共同作用；
由力的平衡条件可得G乙＝F浮+FB＝10N+69N＝79N；
乙物体的质量为：m乙＝＝＝7.9kg；
乙物体的密度为：ρ乙＝＝＝7.9×103kg/m3。
答：（1）甲物体的重力为82.8N；
（2）乙物体受到水的浮力为10N；
（3）乙物体的密度为7.9×103kg/m3。
29．在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力将500N的材料以0.5m/s匀速提升了20s，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）20s内拉力所做的功；
（2）提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是多少；
（3）若绳子能承受的最大拉力为500N时，设该最大拉力小于人的重力，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。

解：（1）由v＝可得，20s内材料匀速提升的高度：
h＝vt＝0.5m/s×20s＝10m，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，则绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×10m＝30m，
20s内拉力所做的功：
W总＝Fs＝250N×30m＝7500J；
（2）所做的有用功：
W有＝Gh＝500N×10m＝5000J，
此滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×250N﹣500N＝250N，
若绳子能承受的最大拉力为500N时，则提升物体的最大重力：
G大＝nF大﹣G动＝3×500N﹣250N＝1250N，
此滑轮组的最大机械效率：
η大＝＝＝＝×100%≈83.3%。
答：（1）20s内拉力所做的功为7500J；
（2）提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是66.7%；
（3）若绳子能承受的最大拉力为500N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到83.3%。